Системный модуль ACU2CG-I

Системный модуль ACU2CG‑I (производитель — Alinx) — это SoM (System‑on‑Module) на SoC AMD/Xilinx Zynq UltraScale+ (XCZU2CG): в едином кристалле объединены процессорная подсистема (ARM Cortex‑A53 + Cortex‑R5F) и программируемая логика FPGA (архитектура UltraScale, 16 нм FinFET+). Модуль содержит всю критичную электронику (SoC, память, флеш, питание, тактирование), а интерфейсы и специфическую периферию выносят на несущую плату (Carrier Board).

По сравнению с отладочными платами «всё в одном» (AXU2CGB‑E, AX7010) ACU2CG‑I ориентирован на встраивание в конечные изделия: он поставляется без HDMI/VGA/кнопок, зато даёт больше гибкости по интерфейсам и лучше подходит под жёсткие условия эксплуатации. По сравнению с ACU2CG (коммерческое исполнение) версия ACU2CG‑I отличается расширенным температурным диапазоном (−40…+85 °C) и усиленной комплектацией памяти/накопителей, что важно для промышленных, транспортных и уличных применений. По сравнению с «чистыми» FPGA‑платами (AVP50G, AXK100) модуль даёт полноценную процессорную подсистему, ОС, драйверы и AXI‑обмен с FPGA, а по сравнению с Zynq‑7000 (AX7010, AXU2CGB‑E) — более современную архитектуру, более высокую производительность и новые трансиверы/интерфейсы.

Основное преимущество ACU2CG‑I — «ядро системы» в компактном модульном исполнении: вы проектируете только Carrier Board под свои задачи, а критичные узлы (SoC, память, питание, разводка высокоскоростных линий) уже отработаны производителем. Это ускоряет разработку, повышает надёжность и упрощает сертификацию.

Основные преимущества
Гибридная архитектура нового поколения. ARM Cortex‑A53 (ОС, приложения), Cortex‑R5F (жёсткая детерминированность, РВ‑задачи) и FPGA UltraScale (аппаратные ускорители, интерфейсы, конвейеры).
Расширенные накопители и память. 4 ГБ DDR4 на PS (для ОС/приложений) + 1 ГБ DDR4 на PL (для буферов/потоков) + 32 ГБ eMMC (хранение ОС/данных) + 32 МБ QSPI (загрузчик).
Промышленный температурный диапазон. −40…+85 °C — подходит для уличных, транспортных, производственных и других жёстких условий.
Гибкость интеграции. 4×Board‑to‑Board разъёма, 54 PS MIO + 180 FPGA I/O (84 HD + 96 HP) — можно вынести на Carrier Board любые интерфейсы под задачу.
Компактность и стандартизация. Форм‑фактор 80×60 мм, типовые разъёмы, готовые рекомендации по проектированию Carrier Board.
Зрелый инструментарий. Полная поддержка Vivado, Vitis, PetaLinux, IP‑ядер, референсных дизайнов и BSP.
Надёжность и серийность. Отработанные решения по питанию, тактовой схеме и разводке высокоскоростных линий, подходящие для мелкосерийного и серийного производства.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	Alinx
Модель	ACU2CG‑I
SoC FPGA	AMD/Xilinx Zynq UltraScale+ XCZU2CG‑1SFVC784I
Процессорная подсистема	2×ARM Cortex‑A53, 2×ARM Cortex‑R5F, до ~1,2–1,5 ГГц (в зависимости от режима)
FPGA‑часть	Архитектура UltraScale: LUT, триггеры, BRAM, DSP‑блоки, GTH‑трансиверы
Память (PS)	DDR4 4 ГБ
Память (PL)	DDR4 1 ГБ
Накопители	32 ГБ eMMC, 32 МБ QSPI Flash
Интерфейсы (через Board‑to‑Board)	54 PS MIO, 180 FPGA I/O (включая высокоскоростные линии)
Питание	12 В (одно напряжение на модуль)
Форм‑фактор	80×60 мм, 4×Board‑to‑Board разъёма
Температурный диапазон	−40…+85 °C (промышленное исполнение)
Совместимые инструменты	Vivado, Vitis, SDK, PetaLinux, BSP, IP‑ядра, референсные проекты
Особенности	AXI‑интерконнект между PS и PL, загрузка с QSPI/eMMC, поддержка Bare‑Metal/Linux/Real‑Time, JTAG‑отладка PS/PL

Области применения
Встраиваемые промышленные системы. Контроллеры, шлюзы, узлы сбора данных, где важны надёжность, температурный диапазон и гибкость интерфейсов.
Машинное зрение и обработка видео. Аппаратная предобработка, буферизация, конвейеры, передача результатов на ARM для анализа и управления.
Цифровая обработка сигналов и ЦОС. Фильтры, БПФ, корреляция, аппаратные конвейеры с низкой задержкой и детерминизмом.
Транспорт и уличная автоматизация. Системы на транспорте, светофорах, парковках, где требуется работа при низких/высоких температурах и вибрациях.
Аппаратные ускорители. Линейная алгебра, кодирование/декодирование, криптография, сжатие — вычисления в FPGA с управлением из ARM.
Детерминированное управление и РВ‑задачи. Жёсткие временные требования на Cortex‑R5F и FPGA, синхронизация, генерация сигналов, обработка датчиков.
Разработка и серийное производство. Быстрый старт за счёт готового модуля, сокращение рисков по высокоскоростной разводке, упрощение сертификации.
Учебные стенды для продвинутых курсов. Проектирование Carrier Board, AXI‑интеграция, работа с промышленными интерфейсами и температурными режимами.

Поддержка и интеграция
Модуль рассчитан на установку на несущую плату:
Vivado. Для проектирования логики FPGA (PL), настройки IP‑ядер, трассировки, временных диаграмм, работы с высокоскоростными трансиверами и линиями.
Vitis. Для разработки ПО для ARM (PS), драйверов, встраиваемых приложений, отладки по JTAG.
PetaLinux. Для сборки и загрузки Linux на ARM, настройки устройств и драйверов.
AXI‑интерфейсы и мосты. Для обмена данными между PS и PL с минимальной задержкой и высокой пропускной способностью.
IP‑ядра и референсные дизайны. Готовые блоки для трансиверов, тактирования, контроллеров памяти, интерфейсов ввода‑вывода.
Средства отладки. JTAG (для PS и PL), встроенный логический анализатор (ILA) в Vivado, контрольные точки, временные диаграммы.
Документация и BSP. Схемы, распиновки, рекомендации по проектированию Carrier Board, примеры загрузки ОС, инициализации периферии и базовых проектов.
Для старта достаточно спроектировать или взять референсную Carrier Board, установить модуль, подать 12 В, подключить JTAG, открыть Vivado и Vitis, загрузить референсный образ PetaLinux или Bare‑Metal проект и проверить базовые сценарии: инициализацию памяти, AXI‑обмен, работу трансиверов и высокоскоростных линий.

Комплект поставки (стандартный)
В стандартный комплект входят:
модуль ACU2CG‑I;
крепёжные элементы (при наличии);
документация (руководство пользователя, схема, распиновка, рекомендации по подключению и отладке, рекомендации по проектированию Carrier Board);
гарантийные и сопроводительные документы;
демо‑проекты и примеры кода (Vivado‑проекты, Vitis‑приложения, скрипты инициализации, примеры AXI‑обмена, работы с памятью и высокоскоростными линиями).
Несущая плата (Carrier Board), кабели, блок питания 12 В, JTAG‑адаптер, осциллограф, логический анализатор, радиаторы/вентиляторы в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары для полноценной работы
Несущая плата (Carrier Board). Референсная или собственная разработка под нужные интерфейсы.
Блок питания 12 В. Стабильный источник питания, рассчитанный на пиковые токи модуля.
JTAG‑адаптер. Для отладки PS и PL.
Кабели и разъёмы. Для подключения периферии, интерфейсов, дисплеев, камер и т. п.
Охлаждение. Радиаторы, тепловые трубки или вентиляторы — в зависимости от нагрузки и условий эксплуатации.
Осциллограф и логический анализатор. Для контроля сигналов, проверки временных диаграмм и диагностики ошибок.
Измерительные приборы и тестовые стенды. Для проверки работы высокоскоростных трансиверов и линий.

Почему стоит использовать ACU2CG‑I для прототипирования и серийных изделий
ACU2CG‑I позволяет не проектировать с нуля критичные узлы (SoC, память, высокоскоростная разводка, питание): это снижает риски, ускоряет выход на прототип и упрощает переход к серии. Для инженеров это возможность сосредоточиться на прикладных задачах и интерфейсах, а не на отработке базовой электроники. Для разработчиков встраиваемых систем модуль даёт промышленный температурный диапазон, развитую память/накопители и современную гибридную архитектуру. Для образовательных лабораторий модуль полезен для обучения проектированию Carrier Board и интеграции сложных систем на Zynq UltraScale+.